lista 02 FEMEC

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BCJ0204 - Fenômenos Mecânicos - 1º quadrimestre de 2017
Prof. Alysson F. Ferrari alysson.ferrari@ufabc.edu.br
LISTA 02
1. Uma criança viaja sem proteção no banco dianteiro de um
automóvel que se movimenta em uma área residencial a 
35km/h. Um cão atravessa a rua e o motorista pisa no freio, 
parando o carro sem causar dano ao animal. Com que 
velocidade a criança colide com o painel, supondo que o 
carro pare antes que isso ocorra? Compare esta velocidade 
com a velocidade recorde de 100m rasos em 10 segundos.
2. Dois pedaços de uma corda estão presos às extremidades 
opostas de um dinamômetro. Como em uma disputa de 
cabo-de-guerra, cada pedaço é então puxado por uma força 
de 45N. 
a) Quanto marca o dinamômetro nessa situação? 
b) Imagine agora que a extremidade de um dos pedaços de 
corda está presa a uma parede e que o outro pedaço continua
sendo puxado com uma força de 45N. Quanto marca o 
dinamômetro?
3. Três forças agem numa partícula que se move com 
velocidade constante v = (2 m/s)i – (7 m/s)j. Duas das forças
são F1 = (2 N)i + (3 N)j + (-2 N)k e F2 = (-5 N)i + (8 N)j + 
(-2 N)k. Qual é a terceira força?
4. Uma esfera carregada, de massa igual a 3,0 X 10-4 Kg, 
está suspensa por uma corda. Uma força elétrica atua 
horizontalmente sobre a esfera de maneira que a corda faz 
um ângulo de 37º com a vertical, quando atinge o equilíbrio. 
Determine: 
a) a intensidade da força elétrica e 
b) a tensão na corda.
5. Suponha que as únicas forças que atuam sobre dois corpos
sejam decorrentes de sua interação mútua. Se ambos saírem
do repouso, mostre que a distância que cada um deles 
percorre é inversamente proporcional às suas massas.
6. Dois blocos, A e B, estão apoiados sobre uma mesa, sem 
atrito, sendo que B está a direita de A. Uma força horizontal 
é aplicada ao bloco A, que está em contato lado a lado com o
bloco B, empurrando o conjunto todo para a direita.
Considerando mA = 2,3 Kg e mB = 1,2 Kg e o módulo da 
força igual a 3,2 N, determine 
a) a força de contato entre os blocos; 
b) mostre que, se a mesma força for aplicada a mB no lugar 
de mA, a força de contato entre os blocos será de 2,1 N, ou 
seja, diferente do valor calculado em (a). Explique por quê.
7. Uma pequena pedra de massa igual a 150 g se acha a uma 
profundidade de 3,4 km no oceano, caindo com a velocidade
terminal de 25 m/s. Que força a água exerce sobre a pedra?
8. Um bombeiro pesando 711 N desliza para baixo por uma 
haste vertical com uma aceleração de 3,0 m/s2, dirigida para 
baixo. 
a) Qual é a força vertical dirigida para cima que a haste 
exerce sobre o bombeiro? 
b) Qual é a força exercida pelo bombeiro sobre a haste?
9. O iate solar Diana, projetado para velejar pelo sistema 
solar usando a pressão da luz solar, tem uma vela cuja área é 
igual a 3,0 km2 e massa de 900 kg. Próximo à órbita da 
Terra, o Sol pode exercer uma força devida à radiação 
de 20 N sobre a vela. 
a) Que aceleração esta força imprimiria ao artefato? 
b) Uma pequena aceleração pode provocar grandes 
efeitos se agir continuamente por um longo tempo. 
Assim, partindo o repouso, qual a distância que seria 
percorrida por este iate em um dia? 
c) Qual seria a sua velocidade? 
10. Uma certa força provoca uma aceleração de 12 m/s2 em 
um objeto de massa m1. A mesma força provoca sobre outro 
objeto de massa m2 uma aceleração de 3,3 m/s2. Que 
aceleração esta força provocaria sobre um objeto de massa 
igual a a) diferença entre m1 e m2 e b) a soma das massas
m1 e m2?
11. Um homem senta-se em um elevador de obras, ou seja, 
uma gaiola de madeira sustentada por uma corda leve que 
passa por uma polia. O homem puxa a extremidade livre 
dessa corda para fazer com que ele próprio suba. 
a) Sendo a massa do homem e do elevador, juntos, 95 kg, 
com que força ele deve puxar a corda para se elevar com 
velocidade constante? 
b) Com que força ele deve puxar a corda se preferir subir 
com uma aceleração de 1,3 m/s2. Ignore o atrito e a massa da
polia.
12. O coeficiente de atrito entre os pneus e uma rodovia seca
é de 0,60. Se a massa do carro for de 1500 kg, qual será o 
valor máximo da força de frenagem que pode ser obtida?
13. Um estudante deseja determinar os coeficientes de atrito 
estático e cinético entre uma caixa e uma plataforma. Ele 
coloca a caixa sobre a plataforma e gradualmente 
eleva uma das extremidades da plataforma. Quando o 
ângulo de inclinação com a horizontal atinge 30º, a caixa 
começa a deslizar e escorrega 2,5 m para baixo em 4,0 s. 
Quais são os coeficientes de atrito estático e cinético?
A BF
14. O vagão de carga de um trem tem assoalho liso e está 
carregado com engradados. O coeficiente de atrito com o 
assoalho é de 0,25. Se o trem estiver em movimento com 
uma velocidade de 48 km/h, em que distância mínima o trem
pode ser freado sem que os engradados deslizem?
15. Um cordão suporta tensões de até 1000 N sem 
arrebentar. 
a) Se o cordão não estiver necessariamente na 
horizontal e for usado para arrastar uma caixa colocada no 
chão, qual será o peso máximo que poderá ser arrastado se o 
coeficiente de atrito estático for de 0,35? 
b) Se o cordão for usado para elevar a caixa, qual será o 
maior valor de peso que poderá ser elevado com uma 
aceleração dirigida para cima igual a 0,92 m/s2?
16. Um bloco pesando 80 N está apoiado em um plano 
inclinado segundo um ângulo de 20º com a horizontal. O 
coeficiente de atrito estático é de 0,25, enquanto o 
coeficiente de atrito cinético é de 0,15. 
a) Qual o valor mímino da força F, paralela ao plano, que 
pode evitar que o bloco escorregue? 
b) Qual o valor mínimo de F que pode iniciar o movimento 
do bloco para cima do plano? 
c) Que força F é necessária para mover o bloco para cima do
plano com velocidade constante?
17. A velocidade terminal de um praticante de salto livre na 
posição águia é de 160 km/h; na posição “mergulho de 
cabeça”, a velocidade é de 310 km/h. Qual é a razão entre 
as áreas efetivas nestas duas orientações? Suponhe que o 
coeficiente de arraste D não varie. 
18. Um carro de 10,7 X 103 N viaja a 13,4 m/s. O motorista 
tenta fazer uma curva não compensada de raio igual a 
61,0m. 
a) Que força de atrito será necessária para manter o carro em
trajetória circular? 
b) Se o coeficiente de atrito estático entre os pneus e a 
estrada for de 0,35, esta tentativa será bem-sucedida?
19. No modelo de Bohr para o átomo de Hidrogênio, o 
elétron gira em uma órbita circular ao redor do núcleo. Se o 
raio é de 5,3 X 10-11 m e o elétron faz 6,6 X 1015 revoluções
por segundo, detemine: 
a) a velocidade do elétron; 
b) a aceleração (módulo, direção e sentido) do elétron e 
c) a força radial que age sobre o elétron. (Esta força é 
resultado da atração entre o núcleo positivo e o elétron). A 
massa do elétron é de 9,11 X 1031 kg.
20. Uma pequena moeda é colocada no prato de um toca-
discos. Observa-se que o toca-discos completa três rotações 
em 3,14 s. 
a) Qual a velocidade da moeda quando ela gira sem deslizar, 
localizada a uma distância de 5,0 cm do centro do prato do 
toca-discos? 
b) Qual a aceleração da moeda no item (a)? 
c) Qual a força de atrito que atuará sobre a moeda no item 
(a), se sua massa for igual a 2,0 g? 
d) Qual será o coeficiente de atrito estático entre a moeda e o
prato do toca-discos se a moeda deslizar quando for 
colocada a uma distância superior a 10 cm a partir do centro 
do prato do toca-discos?
21. Um pássaro realiza um voo planado, descrevendo uma 
trajetória circular. O ângulo segundo o qual ele inclina as 
asas é estimado em 25º e ele demora 13 s para dar uma volta
completa. 
a) Qual a velocidade do pássaro? 
b) Qual o raio do círculo? 
22. Dois adultos e uma criança querem empurrar uma caixa 
inicialmente parada,que desliza sem atrito sobre uma 
superfície na direção dada pelo eixo dos x, conforme figura 
(vista superior). Os dois adultos empurram com forças 
horizontais cujos módulos são F1 = 10N e F2 = 20N. Ignore 
os efeitos do atrito.
a) Qual a menor força que a criança precisa aplicar?
b) Se a criança quer aplicar uma força de maior intensidade, 
mas ainda fazendo com que a caixa se movimente na direção
desejada, como deve ser aplicada esta força?
c) Se a criança exercer a força mínima como detalhada no 
item a), a caixa acelera a 2,0 m/s2 na direção +x. Qual é o 
peso da caixa?
23. Uma pequena moeda é colocada no prato de um toca-
discos. Observa-se que o toca-discos completa três rotações 
em 3,14 s. 
a)Qual a velocidade da moeda quando ela gira sem deslizar, 
localizada a uma distância de 5,0 cm do centro do prato do 
toca-discos? 
b)Qual a aceleração da moeda no item (a)? 
c)Qual a força de atrito que atuará sobre a moeda no item 
(a), se sua massa for igual a 2,0 g? 
24. Qual será o coeficiente de atrito estático entre a moeda e 
o prato do toca-discos se a moeda deslizar quando for 
colocada a uma distância superior a 10 cm a partir do centro 
do prato do toca-discos?